ГОСТ 33169-2014. Межгосударственный стандарт. Краны грузоподъемные. Металлические конструкции. Подтверждение несущей способности

7.2 Устойчивость сжатых стержней

 

7.2.1 Технические требования и условия расчета

Подтверждение упругой устойчивости сжатых стержневых элементов конструкции включает:

- расчет на устойчивость;

- ограничение гибкости стержней.

Представленная методика подтверждения упругой устойчивости применима к стержневым элементам постоянного сечения по длине, загруженных продольной сжимающей силой, эксцентриситет действия e которой относительно центра любого сечения не превышает e = L/650, где L длина стержня. Эксцентриситет e может возникать в результате смещения точки приложения продольной силы, погрешности изготовления стержня или прогиба от действия поперечных нагрузок.

Условие ограничения гибкости направлено на предотвращение вибраций стержней, которые могут возникать при работе приводов крана и порывах ветра, а также повреждений при перевозке и монтаже.

7.2.2 Условия устойчивости, предельные напряжения

7.2.2.1 Условие устойчивости стержня имеет вид:

- при расчете по предельным состояниям

 

или (62)

 

- при расчете по допускаемым напряжениям

 

или (63)

 

где - коэффициент снижения допускаемых (предельных) напряжений;

F_c - критическая сила;

.

Для элементов конструкций, представляющих собой одиночный стержень (стрела, стойка козлового крана, подкос башни и т.п.), а также для поясов ферм ; для элементов из одиночных уголков и составных стержней . В остальных случаях .

7.2.2.2 Критическая сила может быть вычислена с помощью метода конечных элементов или аналитически. При использовании метода конечных элементов следует учитывать упругопластические свойства материала.

Для аналитического расчета следует использовать формулу

 

(64)

 

Коэффициент снижения допускаемых (предельных) напряжений вычисляется по формулам:

 

(65)

 

где ;

- условная гибкость стержня;

- гибкость стержня;

- эффективная длина стержня;

- коэффициент, учитывающий условия закрепления стержня, значения которого для различных вариантов закрепления стержня даны в таблице 5, для поясов ферм , для раскосов и стоек , для раскосов и стоек, соединенных с поясами с помощью косынок без ребер, при потере устойчивости из плоскости косынки ;

L - расчетная длина стержня, определяемая как расстояние между узлами, которые удерживают стержень от потери устойчивости в рассматриваемой плоскости (рисунок 12);

- радиус инерции сечения стержня;

J - момент инерции сечения стержня;

A - площадь сечения стержня.

 

Таблица 5

 

Значение коэффициента расчетной длины 

для различных условий закрепления стержня

 

 

Значения коэффициента и условной гибкости принимаются по таблице 6 в зависимости от конфигурации сечения стержня. Неравенство в выражении (65) означает условие: если получается , то следует принимать .

 

Таблица 6

 

Значение параметров и для различных типов сечений

 

 

При подтверждении устойчивости стержня следует рассмотреть все возможные направления его искривления при потере устойчивости и для расчета каждого из них определять соответствующие значения J и L_e. Так, например, для нижнего пояса фермы на рисунке 10 следует рассмотреть возможность потери устойчивости на длине L_z (искривление в плоскости xy) и L_y.

 

 

L - расчетная длина раскоса; L_y - расчетная длина пояса

при потере устойчивости в плоскости xz; L_z - расчетная

длина пояса при потере устойчивости в плоскости xy

 

Рисунок 11 - Схема к определению расчетных длин стержней

 

7.2.2.3 Расчет на устойчивость составных стержней рекомендуется выполнять с помощью метода конечных элементов. Для аналитического расчета на устойчивость составных стержней, являющихся элементами ферм, гибкость заменяется на эквивалентную гибкость . При этом используются значения и . Рекомендации по расчету гибкости для некоторых типов составных стержней даны в приложении Г. В других случаях следует использовать национальные нормы расчета строительных конструкций государств, упомянутых в предисловии как проголосовавших за принятие межгосударственного стандарта.

7.2.3 Расчетные напряжения

Расчетные напряжения , в сжатых стержнях вычисляются по расчетным комбинациям нагрузок, найденным, соответственно, по правилам метода предельных состояний или допускаемых напряжений по ГОСТ 32579.1. Вычисление напряжений производится по проектной геометрии конструкции без учета эксцентриситетов как

 

; (66)

 

7.2.4 Условие ограничения гибкости стержня

Условие ограничения гибкости стержня записывается как

 

(67)

 

где - допускаемая гибкость (таблица 7).

 

Таблица 7

 

Предельные гибкости элементов

 

Элементы конструкции	Сжатые элементы	Растянутые элементы
Пояса главных ферм	120	150
Одностержневые конструкции стрел, колонн, мачт	от 120 до 150	от 150 до 180
Остальные стержни главных ферм и пояса вспомогательных ферм	150	от 200 до 250
Прочие стержни	от 200 до 250	от 250 до 350